<Desc/Clms Page number 1>
Kupferlegierungen
Die Erfindung betrifft Kupferlegierungen, welche besonders als Lagermetalle geeignet sind und einen
Gehalt an Phosphor und Nickel aufweisen.
Es ist bekannt, dass eine Gleitlagerbüchse im Lagerlauf einer Erwärmung durch die Reibung, aber auch durch Wärmeeinfluss von aussen unterliegt. Die überwiegende Zahl von Lagerbüchsen ist in den Lagerkörper fest eingepresst. Durch die auftretende Erwärmung haben die Büchsen nach dem Wärmedehnungsprinzip das Bestreben, sich nach aussen zu dehnen, können dies aber in der Regel nicht im vollen Ausmasse, weil die Lagerkörper, die meist aus Eisen oder Stahl bestehen, einen geringeren Wärmedehnungskoeffizienten als die vorwiegend aus Nichteisenmetallen bestehenden Lagerbüchsen aufweisen. Die auftretende Erwärmung wirkt aber in diesem Falle auf die Lagerbüchse, u. zw. bei unvollständigem Wärmeabfluss in der Weise, dass eine Verdichtung des Gefüges auftritt.
Solange die Büchse unter dem Wärmeeinfluss steht, ist ihr Sitz im Lagerkörper gewährleistet, wenn aber der Lagerlauf unterbrochen wird und eine Abkühlung eintritt, so zieht sich die Büchse auf ein kleineres Mass zusammen, als sie vorher hatte. Sie schrumpft also auf dem Lagerbolzen oder auf der Welle auf, d. h. das für den Lagerlauf erforderliche Lagerspiel verschwindet zur Gänze oder zu einem grösseren Teil. Wird dann der Lagerlauf fortgesetzt und tritt wieder Erwärmung auf, so weist die Lagerung zumindest für einen gewissen Zeitraum ein zu grosses Spiel auf oder aber die Lagerbüchse gleitet auf der Aussenfläche.
Ein weiterer Umstand, der die Funktion der Lager beeinflusst, ist die Warmfestigkeit ; erreicht die Lagerwärme ein Ausmass, bei welchem die Festigkeit abzusinken beginnt, so ist durch die auftretende Lagerlast eine Verformung der Büchse im Zustande der Erweichung und somit eine unerwünschte Deformation der Lauffläche möglich.
Es wurde gefunden, dass Kupferlegierungen, die mit Phosphor und Nickel legiert sind, hinsichtlich ihrer Belastbarkeit, Warmfestigkeit sowie Wärmeableitung erheblich verbessert werden können, wenn diesen Legierungen Kadmium in einer Menge von 0, 1 bis 8, 8 Gew.-% zugesetzt wird und gleichzeitig die Zusätze an Phosphor und Nickel so bemessen werden, dass wenigstens je 0, 1 Gew.
-% dieser Bestandteile in der Legierung vorliegen, wobei jedoch der Gesamtgehalt der Legierungen an Zusätzen höchstens 9 Gew.-% beträgt, Demgemäss sind die erfindungsgemässen Kupferlegierungen dadurch charakterisiert, dass sie neben Phosphor und Nickel Kadmium enthalten, wobei jeder der Zusätze in einer Menge von mindestens 0, l Gew.-% vorliegt und der Gesamtgehalt der Legierungen an Phosphor, Kadmium und Nickel 0, 3 bis 9 Gew.-% beträgt.
Eine bevorzugte Legierung gemäss der Erfindung enthält Zusätze der genannten Art in einer Gesamtmenge von 3 bis 4 Gew.-%, wobei insbesondere gleiche Gewichtsanteile an Kadmium, Phosphor und Nickel und vorzugsweise je etwa 1 Gew.-% der Zusätze angewendet werden. So hat beispielsweise ein
EMI1.1
EMI1.2
<tb>
<tb> :Kupfer <SEP> 97%
<tb> Kadmium <SEP> 1%
<tb> Phosphor <SEP> l% <SEP>
<tb> Nickel <SEP> 1%
<tb>
Die erfindungsgemässen Legierungen zeichnen sich besonders durch eine geringere Wärmeausdehnung und hohe Warmfestigkeit aus. So wird z. B. die Warmfestigkeit der bisher verwendeten Kupferlegierungen bis etwa 2500C als ausreichend angesehen, während sie bei den neuen Legierungen noch bei etwa 3500C in befriedigende Masse vorhanden ist.
<Desc/Clms Page number 2>
Bei der Anwendung der neuen Legierungen als Lagermetall für Gleitlager ist es ausserdem noch von besonderem Vorteil, dass auch durch die Betriebswärme keinerlei Klemmen der Lager hervorgerufen wird.
Die Legierung kann ausschliesslich aus Kupfer, Phosphor, Kadmium und Nickel bestehen. Für Legie- rungen, die extremen Beanspruchungen in bezug auf Warmfestigkeit ausgesetzt sind, hat sich jedoch ein Zusatz von Silicium und bzw. oder Mangan als vorteilhaft erwiesen, wobei den Kupferlegierungen gemäss der Erfindung neben Phosphor, Kadmium und Nickel 0, 1-1, 5 Gew.-% Silicium und bzw. oder 0, 1-1, 5%
Mangan zulegiert werden. Der optimale Gehalt an diesen beiden zuletzt genannten Zusätzen beträgt 0, 5-1 Gew.-%, vorzugsweise 1 Ge. w.-* .
In besonders hohem Masse werden die vorstehend angegebenen Vorteile erreicht, wenn in den Kupferlegierungen der Gehalt an Kupfer etwa 95-97 Gew.-% beträgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kupferlegierungen, insbesondere Lagermetalle, die neben Kupfer und den üblichen Verunreini- gungen Phosphor und Nickel enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben Phosphor und Nickel Kad- mium enthalten, wobei jeder der Zusätze in einer Menge von mindestens 0, 1 Gew.-% vorliegt und der
Gesamtgehalt der Legierungen an Phosphor, Kadmium und Nickel 0, 3 - 9 Gew. -% beträgt und gegebe- i nenfälls einen Silicium- und bzw. oder Mangangehalt von 0, 1 bis 1, 5 Gew.-% aufweisen.
<Desc / Clms Page number 1>
Copper alloys
The invention relates to copper alloys, which are particularly suitable as bearing metals and a
Have phosphorus and nickel content.
It is known that a plain bearing bush is subject to heating in the course of the bearing due to friction, but also due to the influence of heat from the outside. The majority of bearing bushes are firmly pressed into the bearing body. As a result of the heating that occurs, the bushes tend to expand outwards according to the thermal expansion principle, but usually cannot do this to the full extent because the bearing bodies, which are usually made of iron or steel, have a lower coefficient of thermal expansion than those made primarily of non-ferrous metals have existing bearing bushes. The heating that occurs acts in this case on the bearing bush, u. between incomplete heat dissipation in such a way that a compression of the structure occurs.
As long as the sleeve is under the influence of heat, its seat in the bearing body is guaranteed, but if the bearing run is interrupted and cooling occurs, the sleeve contracts to a smaller extent than it had before. So it shrinks on the bearing pin or on the shaft, i.e. H. the bearing play required for bearing running disappears entirely or to a large extent. If the running of the bearing is then continued and warming occurs again, the bearing has too much play, at least for a certain period of time, or the bearing bush slides on the outer surface.
Another factor that influences the function of the bearings is their high temperature strength; If the bearing heat reaches a level at which the strength begins to decrease, the bearing load may deform the bushing in the state of softening and thus undesirable deformation of the running surface.
It has been found that copper alloys that are alloyed with phosphorus and nickel can be significantly improved in terms of their load-bearing capacity, heat resistance and heat dissipation if cadmium is added to these alloys in an amount of 0.1 to 8.8% by weight and at the same time the additions of phosphorus and nickel are measured so that at least 0.1 wt.
-% of these components are present in the alloy, but the total amount of additives in the alloys is a maximum of 9% by weight at least 0.1% by weight is present and the total content of phosphorus, cadmium and nickel in the alloys is 0.3 to 9% by weight.
A preferred alloy according to the invention contains additives of the type mentioned in a total amount of 3 to 4% by weight, in particular equal weight proportions of cadmium, phosphorus and nickel and preferably about 1% by weight of the additives each being used. For example, has a
EMI1.1
EMI1.2
<tb>
<tb>: copper <SEP> 97%
<tb> Cadmium <SEP> 1%
<tb> Phosphorus <SEP> 1% <SEP>
<tb> Nickel <SEP> 1%
<tb>
The alloys according to the invention are particularly notable for their low thermal expansion and high heat resistance. So z. B. the heat resistance of the copper alloys used up to about 2500C is considered sufficient, while it is still present in the new alloys at about 3500C to a satisfactory extent.
<Desc / Clms Page number 2>
When using the new alloys as bearing metal for plain bearings, it is also of particular advantage that the operating heat does not cause any jamming of the bearings.
The alloy can only consist of copper, phosphorus, cadmium and nickel. For alloys that are exposed to extreme stresses in terms of heat resistance, however, the addition of silicon and / or manganese has proven advantageous, with the copper alloys according to the invention in addition to phosphorus, cadmium and nickel 0.1-1.5 Wt .-% silicon and / or 0, 1-1, 5%
Manganese can be added. The optimum content of these last two additives is 0.5-1% by weight, preferably 1 Ge. w .- *.
The advantages indicated above are achieved to a particularly high degree if the copper content in the copper alloys is approximately 95-97% by weight.
PATENT CLAIMS:
1. Copper alloys, in particular bearing metals which contain phosphorus and nickel in addition to copper and the usual impurities, characterized in that they contain cadmium in addition to phosphorus and nickel, each of the additives in an amount of at least 0.1 wt. % is present and the
The total phosphorus, cadmium and nickel content of the alloys is 0.3-9% by weight and possibly have a silicon and / or manganese content of 0.1 to 1.5% by weight.